Ancient Subalpine Clonal Spruces (Picea abies): Sources of Postglacial Vegetation History in the Swedish Scandes

This study addresses the long-standing issue of postglacial immigration of Picea abies (Norway spruce) into Scandinavia. The main methodological focus is on using megafossil tree remains (wood and cones) of spruce and other species retrieved from the treeline ecotone of the Swedish Scandes as a tool...

Full description

Bibliographic Details
Published in:ARCTIC
Main Authors: Öberg, Lisa, Kullman, Leif
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: The Arctic Institute of North America 2011
Subjects:
Online Access:https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/67146
Description
Summary:This study addresses the long-standing issue of postglacial immigration of Picea abies (Norway spruce) into Scandinavia. The main methodological focus is on using megafossil tree remains (wood and cones) of spruce and other species retrieved from the treeline ecotone of the Swedish Scandes as a tool for vegetation reconstruction. The core data come from radiocarbon dating of megafossils preserved in the soil underneath clonal groups of Picea abies, formed by rooting of branches that over time give rise to new upright stems. At high elevations, we found living spruce clones, which in some cases may be part of a continuous clonal series dating back to the early Holocene (9500 cal. yr BP). The presence of Picea in the Swedish Scandes at this early stage concurs with previous megafossil inferences. This date, which places the arrival of Picea very soon after regional deglaciation, is several millennia earlier than the arrival date inferred from pollen data. The persistence of some individual Picea clones from the early Holocene thermal optimum to the present implies that permanently open or semi-open spots existed in the high-mountain landscape even during periods when treelines in general were much higher than at present. Initially, Picea clones appear to have existed in a regional no-analogue vegetation matrix of widely scattered pine (Pinus sylvestris), mountain birch (Betula pubescens ssp. czerepanovii), Siberian larch (Larix sibirica) and thermophilic broadleaved deciduous species. In response to subsequent neoglacial cooling, the alpine character of the landscape has been enhanced through a lowered pine treeline and the disappearance of larch and thermophiles. The endurance of spruces, which escaped fire and other calamities, is due to their inherent phenotypic plasticity. Increasing climatic harshness throughout the Holocene conserved them as crippled krummholz, protected from winter stress by almost complete snow coverage. The appearance of Picea abies exclusively in western Scandinavia shortly after the deglaciation could suggest that the species immigrated from “cryptic” ice age refugia much closer to Scandinavia than conventionally thought. La présente étude porte sur la question de longue date relative à l’immigration postglaciaire de Picea abies (épinette de Norvège) en Scandinavie. Du point de vue méthodologique, l’accent a été mis sur l’utilisation de restes d’arbres mégafossiles (bois et cônes) provenant d’épinettes et d’autres espèces prélevées de la limite forestière de l’écotone dans les Scandes suédoises en tant qu’outil de réaménagement de la végétation. Les données fondamentales proviennent de la datation au carbone 14 des mégafossiles préservés dans le sol sous des groupements clonaux de Picea abies, formés par l’enracinement de branches qui, au fil du temps, donnent naissance à de nouvelles tiges droites. En haute altitude, nous avons trouvé des clones vivants d’épinettes qui, dans certains cas, pourraient faire partie d’une série clonale continue remontant au début de l’Holocène (9500 cal. années BP). La présence de Picea dans les Scandes suédoises à ce stade initial vient confirmer les inférences antérieures concernant les mégafossiles. Cette date, qui place l’arrivée de Picea peu après la déglaciation régionale, se trouve à être des millénaires avant la date d’arrivée inférée par les données déduites du pollen. La persistance de certains clones Picea individuels du début de l’optimum thermique de l’Holocène jusqu’à présent implique qu’il existait des endroits ouverts ou semi-ouverts en permanence dans le paysage des hautes montagnes même pendant les périodes où les limites forestières en général étaient beaucoup plus élevées qu’à présent. Initialement, les clones Picea semblent avoir existé au sein d’une matrice de végétation non-analogue régionale de pins largement éparpillés (Pinus sylvestris), de bouleaux fontinaux (Betula pubescens ssp. czerepanovii), de mélèzes de Sibérie (Larix sibirica) et d’espèces thermophiliques caduques à feuilles larges. En réaction au refroidissement néoglaciaire subséquent, le caractère alpin du paysage a été amélioré grâce à une limite forestière de pins moins élevée et à la disparition des mélèzes et des thermophiles. L’endurance des épinettes, qui ont échappé aux incendies et à d’autres calamités, est attribuable à leur plasticité phénotypique inhérente. L’intensification de la dureté du climat pendant l’Holocène a donné lieu à leur conservation sous la forme de krummholz rabougri, protégé de la dureté de l’hiver par une couverture de neige quasi-complète. L’apparition exclusive de Picea abies dans l’ouest de la Scandinavie peu après la déglaciation pourrait laisser entendre que cette espèce a immigré de refuges « cryptiques » de la période glaciaire beaucoup plus près de la Scandinavie qu’on ne le pensait auparavant.